KR101858155B1

KR101858155B1 - 성막장치

Info

Publication number: KR101858155B1
Application number: KR1020140015876A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 사케미
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2018-05-15
Also published as: CN104073766B; TW201437408A; TWI561665B; JP5951542B2; JP2014189874A; KR20140118721A; CN104073766A

Abstract

성막 대상물의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있는 성막장치를 제공한다.
성막장치(1)는, 진공챔버(10) 내에 원료가스(여기에서는 산소가스)를 공급하는 원료가스공급부(30)를 구비함과 함께, 성막 대상물(11)에 대해, 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부(40)를 구비하고 있다. 여기에서, 성막 대상물(11)과 퇴적부(2)와의 위치 관계에 따라서는, 성막 대상물(11) 중 일부에 있어서, 다른 부분에 비하여 막 중에 공급되는 산소가 적어지는 경우가 있다. 막 중의 산소가 적어지는 부분에 대해서, 활성화가스공급부(40)가 산소의 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다. 따라서, 성막 대상물(11)의 장소에 따른 막 중의 산소의 편차를 저감할 수 있다. 이상으로부터, 성막 대상물(11)의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있다.

Description

성막장치{Film Forming Apparatus}

본 출원은 2013년 3월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2013-068577호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 성막장치에 관한 것이다.

성막 대상물의 표면에 막을 형성하는 성막장치로서, 예를 들면 이온플레이팅법이나 스퍼터링법을 이용한 것이 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 증발시킨 성막재료를 진공챔버 내에 확산시켜, 성막 대상물의 표면에 성막재료를 부착시키는 이온플레이팅법에 의한 성막장치가 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 성막장치에서는, 성막 대상물인 기판의 대형화에 대응할 수 있도록, 플라즈마빔을 발생시키는 플라즈마원 및 당해 플라즈마빔에 의하여 성막재료를 증발시키는 메인하스(hearth) 등이 2개 설치되어 있다. 이 성막장치에서는, 진공챔버 내에 원료가스로서 산소를 공급하여 성막이 행해진다. 또, 특허문헌 2에 기재된 성막장치에서는, 성막 대상물인 기판 전체를 향하여 활성화된 산소가스를 공급하여 성막이 행해지고 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평11-012725호

특허문헌 2: 일본 특허공개공보 평03-097853호

여기에서, 성막 대상물의 대형화에 따라, 상술의 특허문헌 1에 기재된 성막장치와 같이, 메인하스 등을 복수 설치하여 성막을 행하는 경우, 성막 대상물 상의 막 중에 산소가 부족한 영역이 발생하는 경우가 있다. 혹은, 산소가 과잉으로 공급되는 영역이 발생하는 경우가 있다. 이에 반해, 특허문헌 2와 같이 성막 대상물 전체를 향하여 활성화된 산소가스를 공급하여도, 막 중의 산소의 농담이 발생하는 경우가 있다. 이상에 의하여, 성막 대상물의 장소에 따라 막질에 편차가 발생하는 경우가 있었다.

따라서, 본 발명은, 성막 대상물의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있는 성막장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 성막장치는, 진공챔버 내에서 성막재료의 입자를 성막 대상물에 퇴적시키는 성막장치로서, 진공챔버 내에서 성막 대상물을 배치 가능한 성막 대상물 배치부와, 성막재료의 입자를 성막 대상물에 퇴적시키는 퇴적부와, 진공챔버 내에 원료가스를 공급하는 원료가스공급부와, 성막 대상물 배치부에 배치되는 성막 대상물에 대해, 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부를 구비한다.

본 발명에 관한 성막장치는, 진공챔버 내에 원료가스를 공급하는 원료가스공급부를 구비함과 함께, 성막 대상물에 대해, 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부를 구비하고 있다. 여기에서, 성막 대상물과 퇴적부와의 위치 관계에 따라서는, 성막 대상물 중 일부에 있어서, 다른 부분에 비하여 막 중에 공급되는 원료가 적어지는 경우가 있다. 이러한 부분에 대해서, 활성화가스공급부가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 원료를 보충할 수 있다. 따라서, 성막 대상물의 장소에 따른 막 중의 원료의 편차를 저감할 수 있다. 이상으로부터, 성막 대상물의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있다.

본 발명에 관한 성막장치에 있어서, 퇴적부는, 진공챔버 내에 플라즈마빔을 생성하는 복수의 플라즈마원과, 성막재료가 충전됨과 함께, 플라즈마빔을 성막재료로 유도하거나, 또는 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 복수의 메인하스와, 메인하스의 주위에 배치됨과 함께, 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 복수의 링하스를 구비해도 된다. 퇴적부가 복수의 플라즈마원, 복수의 메인하스, 및 복수의 링하스로 구성되는 경우, 각 메인하스와의 위치 관계에 의하여, 성막 대상물의 일부에 있어서, 다른 부분(메인하스에 가까운 영역)에 비하여, 막 중의 원료가 적어진다. 이러한 부분에 대해서, 활성화가스공급부가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 원료를 보충할 수 있다.

본 발명에 관한 성막장치에 있어서, 활성화가스공급부는, 성막 대상물 배치부에 배치되는 성막 대상물에 있어서의, 성막재료의 입자의 조사방향으로부터 보아 서로 인접하는 메인하스의 사이의 위치를 향하여 활성화가스를 공급해도 된다. 성막 대상물 중, 서로 인접하는 메인하스의 사이에서는, 막 중의 원료가 적어지기 쉽기 때문에, 당해 부분에 대해서 활성화가스공급부가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 원료를 보충할 수 있다.

본 발명에 관한 성막장치에 있어서, 활성화가스공급부는, 성막 대상물 배치부에 배치되는 성막 대상물에 있어서, 성막재료의 입자의 조사방향으로부터 보아, 복수의 메인하스가 나열되는 방향에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스보다 외측 가장자리측의 위치에 활성화가스를 공급해도 된다. 성막 대상물 중, 가장 끝에 배치되는 메인하스보다 외측 가장자리측에서는, 막 중의 원료가 적어지기 쉽기 때문에, 당해 부분에 대해서 활성화가스공급부가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 원료를 보충할 수 있다.

본 발명에 의하면, 성막 대상물의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 성막장치의 일 실시형태의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 II-II선을 따른 단면도이다.
도 3은 성막 대상물과 메인하스의 위치 관계를 나타내는 개념도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 성막장치의 일 실시형태를 상세하게 설명한다. 다만, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.

도 1은, 본 발명의 성막장치의 일 실시형태의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 II-II선을 따른 단면도이다. 본 실시형태의 성막장치(1)는, 이른바 이온플레이팅법에 이용되는 이온플레이팅장치이다. 다만, 설명의 편의상, 도 1에는, XYZ좌표계를 나타낸다. Y축 방향은, 후술하는 성막 대상물이 반송되는 방향이다. X축 방향은, 성막 대상물과 후술하는 하스부(20)가 대향하는 방향이다. Z축 방향은, X축 방향과 Y축 방향에 직교하는 방향이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 성막장치(1)는, 성막 대상물의 판두께방향이 수평방향이 되도록, 성막 대상물을 직립 또는 직립시킨 상태로부터 경사진 상태로, 성막 대상물이 진공챔버 내에 배치되어 반송되는, 이른바 세로형의 성막장치이다. 이 경우에는, X축 방향은 수평방향 및 성막 대상물의 판두께방향이며, Y축 방향은 수평방향이고, Z축 방향은 연직방향이 된다. 한편, 본 발명에 의한 성막장치의 일 실시형태에서는, 성막 대상물의 판두께방향이 대략 연직방향이 되도록 성막 대상물이 진공챔버 내에 배치되어 반송되는 이른바 가로형의 성막장치여도 된다. 이 경우에는, Z축 및 Y축 방향은 수평방향이며, X축 방향은 연직방향 및 판두께방향이 된다. 다만, 이하의 실시형태에서는, 세로형의 경우를 예로, 본 발명의 성막장치의 일 실시형태를 설명한다.

본 실시형태의 성막장치(1)는, 퇴적부(2), 반송기구(성막 대상물 배치부)(3), 진공챔버(10), 원료가스공급부(30), 및 활성화가스공급부(40)를 구비하고 있다. 또, 퇴적부(2)는, 복수의 플라즈마원(7), 및 복수의 하스부(20)를 구비하고 있다.

진공챔버(10)는, 성막재료의 막이 형성되는 성막 대상물(11)을 반송하기 위한 반송실(성막 대상물 배치부)(10a)과, 성막재료(Ma)를 확산시키는 성막실(10b)과, 플라즈마원(7)으로부터 조사되는 플라즈마빔(P)을 진공챔버(10)에 받아들이는 플라즈마입구(10c)를 가지고 있다. 반송실(10a), 성막실(10b), 및 플라즈마입구(10c)는 서로 연통되어 있다. 반송실(10a)은, 소정의 반송방향(도면 중 화살표(A))을 (Y축을) 따라 설정되어 있다. 또, 진공챔버(10)는, 도전성의 재료로 이루어지며 접지 전위에 접속되어 있다. 진공챔버(10)에는, 압력조정장치(도시하지 않음)가 접속되어, 진공챔버(10) 내의 압력을 조정한다. 압력조정장치는, 예를 들면, 터보분자펌프나 크라이오펌프 등의 감압부와, 진공챔버(10) 내의 압력을 측정하는 압력 측정부를 가지고 있다.

성막실(10b)은, 반송방향(화살표(A))을 따른 한 쌍의 측벽(10j 및 10k)(도 2 참조)과, 반송방향(화살표(A))과 교차하는 방향(X축 방향)을 따른 한 쌍의 측벽(10h 및 10i)(도 1 참조)과, 반송실(10a)과 대향하는 측벽(10m)을 가진다. 측벽(10h)은, 성막실(10b)에 있어서의 반송방향(A)의 상류측(즉 Y축 부방향측)에 배치되어 있다. 측벽(10i)은, 성막실(10b)에 있어서의 반송방향(A)의 하류측(즉 Y축 정방향측)에 배치되어 있다.

반송기구(3)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태로 성막 대상물(11)을 지지하는 성막 대상물 지지부재(16)를 반송방향(A)으로 반송한다. 반송기구(3)는, 반송실(10a) 내에 설치된 복수의 반송롤러(15)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(15)는, 반송방향(A)을 따라 등간격으로 배치되어, 성막 대상물 지지부재(16)를 지지하면서 반송방향(A)으로 반송한다. 다만, 성막 대상물(11)은, 예를 들면 유리 기판이나 플라스틱 기판 등의 판형상 부재가 이용된다. 또, 성막 대상물 지지부재(16)는, 예를 들면 성막 대상물(11)의 피성막면을 노출시킨 상태로 성막 대상물(11)을 지지하는 반송 트레이 등이 이용된다.

플라즈마원(7)은, 압력구배형이며, 그 본체 부분이 성막실(10b)의 측벽(10h)에 설치된 플라즈마입구(10c)를 통하여 성막실(10b)에 접속되어 있다. 플라즈마원(7)은, 진공챔버(10) 내에서 플라즈마빔(P)을 생성한다. 플라즈마원(7)에 있어서 생성된 플라즈마빔(P)은, 플라즈마입구(10c)로부터 성막실(10b) 내에 출사된다. 플라즈마빔(P)은, 플라즈마입구(10c)에 설치된 스티어링 코일(도시하지 않음)에 의하여 출사방향이 제어된다.

1개의 성막실(10b)에 대해서 복수(본 실시형태에서는 2개)의 플라즈마원(7)이 설치되어 있다. 복수의 플라즈마원(7)은, 성막 대상물(11)의 긴 길이방향(Z축 방향)으로 나열되어 배치되어 있다. 복수의 플라즈마원(7)은 동일한 측벽(10h)에 배치되어 있다. 다만, 복수의 플라즈마원(7)은, 대향하는 한 쌍의 측벽(10h, 10i)에 있어서 교대로 배치되어 있어도 된다. 복수의 플라즈마원(7)은, 성막 대상물(11)의 두께방향(X축 방향)으로 나열되어 배치되어 있어도 된다. 또, 복수의 플라즈마원(7)은, Z축 방향으로 나열되고, 또한, X축 방향으로 나열되어 있는 구성이어도 된다.

성막장치(1)에는, 복수(본 실시형태에서는 2개)의 하스부(20)가 설치되어 있다. 하나의 하스부(20)는, 하나의 메인하스(17), 및 하나의 링하스(6)에 의하여 구성되어 있다. 따라서, 성막장치(1)에는, 복수(본 실시형태에서는 2개)의 메인하스(17), 및 복수(본 실시형태에서는 2개)의 링하스(6)가 설치되어 있다. 복수의 하스부(20)는, 복수의 플라즈마원(7)에 대응하여 측벽(10m)에 배치되어 있다. 복수의 하스부(20)는, 성막 대상물(11)의 긴 길이방향(Z축 방향)으로 나열되어 배치되어 있다. 다만, 복수의 하스부(20)는, 성막 대상물(11)의 짧은 길이방향(Y축 방향, 반송방향)으로 나열되어 배치되어 있어도 된다. 또, 복수의 하스부(20)는, Z축 방향 및 Y축 방향의 쌍방으로 나열되어 있는 구성이어도 된다.

하스부(20)는, 성막재료(Ma)를 지지하기 위한 기구를 가지고 있다. 하스부(20)는, 진공챔버(10)의 성막실(10b) 내에 설치되고, 반송기구(3)로부터 보아 X축 방향의 부방향으로 배치되어 있다. 하스부(20)는, 플라즈마원(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)을 성막재료(Ma)로 유도하는 주 양극 또는 플라즈마원(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)이 유도되는 주 양극인 메인하스(17)를 가지고 있다.

메인하스(17)는, 성막재료(Ma)가 충전된 X축 방향의 정방향으로 뻗은 통형상의 충전부(17a)와, 충전부(17a)로부터 돌출된 플랜지부(17b)를 가지고 있다. 메인하스(17)는, 진공챔버(10)가 가지는 접지 전위에 대해서 정전위로 유지되어 있기 때문에, 플라즈마빔(P)을 흡인한다. 이 플라즈마빔(P)이 입사되는 메인하스(17)의 충전부(17a)에는, 성막재료(Ma)를 충전하기 위한 관통공(17c)이 형성되어 있다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단 부분이, 이 관통공(17c)의 일단에 있어서 성막실(10b)에 노출되어 있다.

링하스(6)는, 플라즈마빔(P)을 유도하기 위한 전자석을 가지는 보조 양극이다. 링하스(6)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인하스(17)의 충전부(17a)의 주위에 배치되어 있다. 링하스(6)는, 환형상의 코일(9)과 환형상의 영구자석(13)과 환형상의 용기(12)를 가지고, 코일(9) 및 영구자석(13)은 용기(12)에 수용되어 있다. 링하스(6)는, 코일(9)에 흐르는 전류의 크기에 따라, 성막재료(Ma)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 방향, 또는, 메인하스(17)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 방향을 제어한다.

성막재료(Ma)에는, ITO나 ZnO 등의 투명 도전재료나, SiON 등의 절연밀봉재료가 예시된다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)으로부터의 전류에 의하여 메인하스(17)가 가열되어, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 증발되어, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막실(10b) 내에 확산된다. 또, 성막재료(Ma)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 메인하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 직접 입사되어, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 가열되어 증발하고, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막실(10b) 내에 확산된다. 성막실(10b) 내에 확산된 성막재료입자(Mb)는, 성막실(10b)의 X축 정방향으로 이동하고, 반송실(10a) 내에 있어서 성막 대상물(11)의 표면에 부착된다. 다만, 성막재료(Ma)는, 소정 길이의 원기둥 형상으로 성형된 고체물이며, 한 번에 복수의 성막재료(Ma)가 하스부(20)의 메인하스(17)에 충전된다. 그리고, 최선단측의 성막재료(Ma)의 선단 부분이 메인하스(17)의 상단과의 소정의 위치 관계를 유지하도록, 성막재료(Ma)의 소비에 따라, 성막재료(Ma)가 하스부(20)의 메인하스(17)의 X축 부방향측으로부터 순차 압출된다.

원료가스공급부(30)는, 진공챔버(10) 내에 원료가스를 공급한다. 원료가스로서 본 실시형태에서는 산소가스를 이용하고 있지만, 그 외, H₂O, N₂, NH₃ 등을 채용해도 된다. 원료가스공급부(30)는, 원료가스로서의 산소가스를 내부에 충전한 산소봄베(31)와, 산소봄베(31) 내의 산소가스를 소정의 유량으로 성막실(10b) 내에 공급하는 가스유량제어기인 매스 플로우 컨트롤러(MFC; Mass Flow Controller)(32)를 구비하고 있다. 산소가스는, 매스 플로우 컨트롤러(32) 및 공급라인(L1)을 통과하여, 진공챔버(10)의 성막실(10b) 내에 공급된다. 다만, 공급라인(L1)과 진공챔버(10)와의 접속위치(즉, 산소가스의 공급구)는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 성막 대상물(11)에 너무 가까운 위치에서 원료가스를 공급하는 경우는, 원료가스가 챔버 내에서 불균일해지기 때문에, 소정 거리 이간시키는 것이 바람직하다.

활성화가스공급부(40)는, 반송실(10a)의 반송기구(3)에 배치되는 성막 대상물(11)에 대해, 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급한다. 본 실시형태에서는, 원료가스로서 산소가스를 이용하고 있기 때문에, 활성화가스공급부(40)는, 활성화시킨 산소가스를 공급한다. 다만, 원료가스보다 활성화되어 있으면 되기 때문에, 예를 들면 오존을 활성화가스로서 이용해도 된다. 활성화가스공급부(40)는, 활성화시키는 원료가스로서의 산소가스를 내부에 충전한 산소봄베(41)와, 산소봄베(41) 내의 산소가스를 소정의 유량으로 성막실(10b) 내에 공급하는 가스유량제어기인 매스 플로우 컨트롤러(42)와, 원료가스를 활성화시키는 활성화부(43)와, 활성화부(43)에서 활성화시킨 활성화가스를 성막실(10b) 내로 유도하는 라인(L2)과, 라인(L2)을 통과한 활성화가스를 성막 대상물(11)로 공급하는 분출부(44)를 구비하고 있다. 활성화부(43)는, 원료가스를 활성화시킬 수 있는 것이면 어떠한 방식을 채용해도 되고, 예를 들면 고주파(RF) 방전, 마이크로파 방전에 의하여 원료가스를 활성화시켜도 된다. 본 실시형태에서는, 활성화의 방식으로서 고주파 방전이 채용되고 있으며, 활성화부(43)는, 유도실(45)과, 유도코일(46)과, 유도코일(46)에 고주파를 공급하는 고주파 전원(47)을 구비하고 있다.

분출부(44)는, 당해 성막 대상물(11)의 성막면에 대해서 활성화가스를 국소적으로 공급한다. 분출부(44)는, 성막 대상물(11)의 성막면을 따르도록 활성화가스를 공급하는 위치에 설치되어도 된다. 이로써, 라인(L2)에 성막재료가 부착·낙하하는 것에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 다만, 분출부(44)는, 성막 대상물(11)의 성막면과 대향하는 위치에 배치되어도 된다. 분출부(44)의 분출구의 형상은 특별히 한정되지 않고, 활성화가스를 직선형상으로 분출하는 형상이어도 되고, 활성화가스를 확산하도록 분출하는 형상이어도 된다. 라인(L2)의 배치는, 특별히 한정되지 않고, 진공챔버(10)의 각 측벽(10h, 10i, 10j, 10k, 10m) 중 어느 부분으로부터 성막실(10b) 내에 들어가도 된다. 또, 라인(L2)의 성막실(10b) 내에 있어서의 배치도 특별히 한정되지 않지만, 메인하스(17)로부터의 성막재료입자(Mb)가 최대한 부착되지 않도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 한 쌍의 메인하스(17)끼리의 Z축 방향에 있어서의 중앙 위치에 있어서, Y축 방향으로 라인(L2)을 뻗어도 된다. 다만, 라인(L2)을 구성하는 배관 및 분출부(44)의 재료로서, 스테인리스를 채용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 성막 대상물(11) 중, 분출부(44)에서 활성화가스를 공급하는 장소에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은, 성막 대상물(11)의 성막면을 두께방향(X축 방향)으로부터 본 모식도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 성막 대상물(11)이 대형화됨으로써, 복수의 메인하스(17)를 이용하여 산화물 박막을 성막하는 경우, 메인하스(17)로부터 가까운 영역에서는 플라즈마의 농도가 진해지기 때문에 원료가스인 산소가스의 활성화가 진행되기 쉽다. 따라서, 성막 대상물(11)에 형성되는 막 중, 성막재료입자(Mb)의 조사방향(메인하스(17)와 성막 대상물(11)이 대향하는 방향이며, 여기에서는 X축 방향)으로부터 보아, 메인하스(17)에 가까운 영역에서는 활성화된 산소가스가 공급됨으로써 충분히 산화가 진행된다. 한편, 메인하스(17)로부터 멀어질수록 플라즈마의 농도가 옅어지기 때문에, 성막 대상물(11)에 형성되는 막 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17)로부터 직경방향(도면 중 화살표로 나타내는 방향)으로 멀어지는 영역일수록, 산화 정도가 부족하다. 따라서, 조사방향으로부터 보아, 하나의 메인하스(17A)와 다른 메인하스(17B)와의 사이의 영역으로서, 각 메인하스(17A, 17B)간의 대략 중앙 위치에 있어서의 영역(E1)에서는, 특히 막 중의 산소가 부족하다. 또, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17A, 17B)가 나열되는 방향(B)(여기에서는, Z축 방향)에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17A)보다 외측 가장자리(11a)측의 영역(E2)에서는, 특히 막 중의 산소가 부족하다. 또, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17A, 17B)가 나열되는 방향(B)에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17B)보다 외측 가장자리(11b)측의 영역(E3)에서는, 특히 막 중의 산소가 부족하다. 다만, 본 실시형태에서는, 메인하스(17)가 2개이기 때문에, 어떠한 메인하스(17A, 17B)도 “방향(B)에 있어서 가장 끝의 메인하스”에 해당하고 있다.

이상으로부터, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 활성화가스공급부(40)는, 성막 대상물(11) 중, 막 중의 산소가 부족하기 쉬운 장소에 국소적으로, 즉 성막 대상물(11)에 대해서 부분적으로 활성화가스를 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다. 구체적으로는, 활성화가스공급부(40)의 분출부(44)는, 도 3에 나타내는 영역(E1), 영역(E2), 영역(E3) 중 어느 것(혹은 전부)에 활성화가스를 공급할 수 있는 위치(도 1에 나타내는 바와 같이, 성막 대상물(11)의 성막면을 따라 활성화가스를 공급할 수 있는 위치여도 되고, 각 영역과 대향하는 위치에 배치해도 됨)에 배치된다. 즉, 분출부(44)는, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17A)와 메인하스(17B)와의 사이의 영역으로서, 각 메인하스(17A, 17B)간의 대략 중앙 위치에 있어서의 부분(도 3의 영역(E1)에 대응함)에 대향하는 위치 등에 배치되어 있으며, 당해 부분에 활성화가스를 공급 가능하다. 다만, 분출부(44)는, 메인하스(17A, 17B)간이면 어디를 향하여(활성화가스의 조사축을 향함) 활성화가스를 공급해도 된다. 또, 성막면에 대한 공급 각도도 수직이 아니어도 되고, 경사져 있어도 되며, 성막면에 평행이어도 된다. 또한, 복수의 분출부(44)에서 공급해도 된다. 또, 활성화가스를 공급하는 범위는, 적어도 하나의 메인하스(17)가 성막 대상물(11)에 성막재료입자(Mb)를 부착시킬 수 있는 범위보다 작은 범위로 하여도 된다.

또, 복수의 분출부(44)를 설치한 경우, 하나의 분출부(44)는, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17A, 17B)가 나열되는 방향(B)에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17A)보다 외측 가장자리(11a)측의 부분(도 3의 영역(E2)에 대응함)과 대향하는 위치 등에 배치되어 있으며, 당해 부분에 활성화가스를 공급 가능하다. 다만, 당해 위치에 배치되는 분출부(44)는, 도 2에서는 2점 쇄선으로 나타나 있다(성막 대상물(11)의 성막면을 따라 활성화가스를 공급할 수 있는 위치여도 된다). 다만, 분출부(44)는, 메인하스(17A)보다 외측 가장자리(11a)측이면 어디를 향하여(활성화가스의 조사축을 향함) 활성화가스를 공급해도 된다. 또, 성막면에 대한 공급 각도도 수직이 아니어도 되고, 경사져 있어도 되며, 성막면에 평행이어도 된다. 또한, 당해 위치에 복수의 분출부(44)를 설치하여, 복수의 분출부(44)에서 공급해도 된다. 마찬가지로, 복수의 분출부(44)를 설치한 경우, 하나의 분출부(44)는, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 메인하스(17A, 17B)가 나열되는 방향(B)에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17B)보다 외측 가장자리(11b)측의 부분(도 3의 영역(E3)에 대응함)과 대향하는 위치에 배치되어 있으며, 당해 부분에 활성화가스를 공급 가능하다. 다만, 당해 위치에 배치되는 분출부(44)는, 도 2에서는 2점 쇄선으로 나타나 있다(성막 대상물(11)의 성막면을 따라 활성화가스를 공급할 수 있는 위치여도 된다). 다만, 분출부(44)는, 메인하스(17B)보다 외측 가장자리(11b)측이면 어디를 향하여(활성화가스의 조사축을 향함) 활성화가스를 공급해도 된다. 또, 성막면에 대한 공급 각도도 수직이 아니어도 되고, 경사져 있어도 되며, 성막면에 평행이어도 된다. 또한, 당해 위치에 복수의 분출부(44)를 설치하여, 복수의 분출부(44)에서 공급해도 된다. 분출부(44)는, 상술의 3개소 중 어느 1개소, 또는 2개소, 혹은 3개소 모두에 배치해도 된다.

다음으로, 본 실시형태에 관한 성막장치(1)의 작용·효과에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 성막장치(1)는, 진공챔버(10) 내에 원료가스(여기에서는 산소가스)를 공급하는 원료가스공급부(30)를 구비함과 함께, 성막 대상물(11)에 대해, 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부(40)를 구비하고 있다. 여기에서, 성막 대상물(11)과 퇴적부(2)와의 위치 관계에 따라서는, 성막 대상물(11) 중 일부에 있어서, 다른 부분에 비하여 막 중에 공급되는 산소가 적어지는 경우가 있다. 따라서, 당해 부분에서의 막 중의 산소가 부족하다. 혹은, 당해 부분에서의 막 중의 산소가 부족하지 않도록 산소가스를 공급한 경우는, 다른 부분에서의 산소가 과잉이 된다. 본 실시형태에 관한 성막장치(1)에서는, 막 중의 산소가 적어지는 부분에 대해서, 활성화가스공급부(40)가 산소의 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다. 따라서, 성막 대상물(11)의 장소에 관계없이, 막 중의 산소를 균일하게 할 수 있다. 이상으로부터, 성막 대상물(11)의 장소에 따른 막질의 편차를 저감할 수 있다.

본 실시형태에 관한 성막장치(1)에 있어서, 퇴적부(2)는, 복수의 플라즈마원(7), 복수의 메인하스(17), 및 복수의 링하스(6)로 구성된다. 이러한 구성으로 함으로써, 성막 대상물(11)의 대형화에 대응할 수 있다. 여기에서, 조사방향(X축 방향)으로부터 보았을 때에, 메인하스(17) 부근은 플라즈마가 진하기 때문에 활성화가스가 많고, 메인하스(17)로부터 멀어질수록 플라즈마가 옅기 때문에 활성화가스가 적어진다. 따라서, 각 메인하스(17)와의 위치 관계에 따라, 성막 대상물(11)의 일부에 있어서, 다른 부분(메인하스에 가까운 영역)에 비하여, 막 중의 산소가 적어진다. 이러한 부분에 대해서, 활성화가스공급부(40)가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다.

본 실시형태에 관한 성막장치(1)에 있어서, 활성화가스공급부(40)는, 성막시에 있어서의 성막재료입자(Mb)의 조사방향으로부터 보아, 서로 인접하는 메인하스(17)(17A, 17B)의 사이에서, 반송실(10a)의 반송기구(3)에 배치되는 성막 대상물(11)을 향하여 활성화가스를 공급한다. 성막 대상물(11) 중, 서로 인접하는 메인하스(17)(17A, 17B)의 사이에서는, 막 중의 산소가 적어지기 쉽기 때문에, 당해 부분에 대해서 활성화가스공급부(40)가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다.

본 실시형태에 관한 성막장치(1)에 있어서, 활성화가스공급부(40)는, 반송실(10a)의 반송기구(3)에 배치되는 성막 대상물(11) 중, 성막시에 있어서의 성막재료입자(Mb)의 조사방향으로부터 보아, 복수의 메인하스(17)(17A, 17B)가 나열되는 방향에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17A, 17B)보다 외측 가장자리(11a, 11b)측에 활성화가스를 공급한다. 성막 대상물(11) 중, 가장 끝에 배치되는 메인하스(17A, 17B)보다 외측 가장자리(11a, 11b)측에서는, 막 중의 산소가 적어지기 쉽기 때문에, 당해 부분에 대해서 활성화가스공급부(40)가 활성화가스를 국소적으로 공급함으로써, 막 중의 산소를 보충할 수 있다.

본 발명은, 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니다.

예를 들면, 플라즈마원(7) 및 하스부(20)의 수나 배치는 상술의 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 변경 가능하다. 이러한 경우이더라도, 활성화가스공급부(40)는, 조사방향으로부터 보아, 서로 인접하는 메인하스(17)의 사이에서, 성막 대상물(11)을 향하여 활성화가스를 공급해도 된다. 또, 활성화가스공급부(40)는, 성막 대상물(11) 중, 조사방향으로부터 보아, 복수의 메인하스(17)가 나열되는 방향에 있어서 가장 끝에 배치되는 메인하스(17)보다 외측 가장자리측에 활성화가스를 공급해도 된다. 예를 들면, 상하방향(Z축 방향)으로 3개의 메인하스(17)가 나열되어 있는 경우, 성막 대상물(11) 중, 가장 상측의 메인하스(17)와 중앙의 메인하스(17)와의 사이의 부분에 활성화가스를 공급해도 되고, 중앙의 메인하스(17)와 가장 하측의 메인하스(17)와의 사이의 부분에 활성화가스를 공급해도 된다. 또, 성막 대상물(11) 중, 가장 상측의 메인하스(17)보다 상측의 외측 가장자리측에 활성화가스를 공급해도 되고, 가장 하측의 메인하스(17)보다 하측의 외측 가장자리측에 활성화가스를 공급해도 된다. 플라즈마원(7) 및 하스부(20)가 4개 이상인 경우도 동일 취지의 구성으로 해도 된다.

또, 상술의 성막장치(1)는, 이온플레이팅법에 따라 성막재료입자(Mb)를 퇴적시키는 퇴적부(2)를 구비하였지만, 스퍼터링법에 의한 퇴적부를 채용해도 된다. 스퍼터링법에 의한 퇴적부는, 진공챔버 내에 설치된 성막재료인 타겟과, 방전에 의하여 플라즈마를 발생시키는 전력원을 구비하고 있으며, 진공 중에서 분위기 가스 중에서 플라즈마를 발생시켜, 플라즈마 중의 플러스 이온을 타겟에 충돌시킴으로써 금속 원자를 튀어나오게 하여, 성막 대상물(11) 상에 부착시켜 성막을 행하는 것이다. 이러한 스퍼터링법에 의한 퇴적부를 채용한 경우이더라도, 성막 대상물의 장소에 따라 막 중의 원료에 편차가 발생하기 때문에, 활성화가스공급부가, 원료가 적어지기 쉬운 부분에 국소적으로 활성화가스를 공급함으로써, 막질의 편차를 감소시킬 수 있다.

1: 성막장치
2: 퇴적부
3: 반송기구(성막 대상물 배치부)
6: 링하스
7: 플라즈마원
10: 진공챔버
10a: 반송실(성막 대상물 배치부)
11: 성막 대상물
17: 메인하스
30: 원료가스공급부
40: 활성화가스공급부

Claims

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진공챔버 내에서 성막재료의 입자를 성막 대상물에 퇴적시키는 성막장치로서,
상기 진공챔버 내에서 상기 성막 대상물을 배치 가능한 성막 대상물 배치부와,
상기 성막재료의 입자를 상기 성막 대상물에 퇴적시키는 퇴적부와,
상기 진공챔버 내에 원료가스를 공급하는 원료가스공급부와,
상기 성막 대상물 배치부에 배치되는 상기 성막 대상물에 대해, 상기 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부를 구비하며,
상기 퇴적부는,
상기 진공챔버 내에 플라즈마빔을 생성하는 복수의 플라즈마원과,
상기 성막재료가 충전됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 상기 성막재료로 유도하거나, 또는 상기 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 복수의 메인하스와,
상기 메인하스의 주위에 배치됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 복수의 링하스를 구비하며,
상기 활성화가스공급부는, 상기 성막 대상물 배치부에 배치되는 상기 성막 대상물에 있어서의, 상기 성막재료의 입자의 조사방향으로부터 보아 서로 인접하는 상기 메인하스의 사이의 위치를 향하여 상기 활성화가스를 공급하는 성막장치.
진공챔버 내에서 성막재료의 입자를 성막 대상물에 퇴적시키는 성막장치로서,
상기 진공챔버 내에서 상기 성막 대상물을 배치 가능한 성막 대상물 배치부와,
상기 성막재료의 입자를 상기 성막 대상물에 퇴적시키는 퇴적부와,
상기 진공챔버 내에 원료가스를 공급하는 원료가스공급부와,
상기 성막 대상물 배치부에 배치되는 상기 성막 대상물에 대해, 상기 원료가스보다 활성화된 활성화가스를 국소적으로 공급하는 활성화가스공급부를 구비하며,
상기 퇴적부는,
상기 진공챔버 내에 플라즈마빔을 생성하는 복수의 플라즈마원과,
상기 성막재료가 충전됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 상기 성막재료로 유도하거나, 또는 상기 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 복수의 메인하스와,
상기 메인하스의 주위에 배치됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 복수의 링하스를 구비하며,
상기 활성화가스공급부는, 상기 성막 대상물 배치부에 배치되는 상기 성막 대상물에 있어서의, 상기 성막재료의 입자의 조사방향으로부터 보아, 상기 복수의 메인하스가 나열되는 방향에 있어서 가장 끝에 배치되는 상기 메인하스보다 외측 가장자리측의 위치에 상기 활성화가스를 공급하는 성막장치.